海底峡谷的分类与识别研究进展

为更好地研究海底峡谷的形成、演化并充分开发利用海底峡谷,通过对国内外海底峡谷分类与识别有关研究成果的总结和归纳,综合考虑海底峡谷的多项因素,建立了一套新的分类体系,同时对海底峡谷的识别方法进行了概述分析。新建立的分类体系能够更好地满足海底峡谷的分类要求,海底峡谷识别方法优缺点的总结可为大规模海底峡谷识别提供支持。对海底峡谷分类与识别的研究综述将会为以后的研究以及相关海洋产业的发展提供支撑和帮助。     

南大洋古环流研究方法综述

南大洋海洋环流系统由南极底层水AABW、南极绕极流ACC、南极表层水AASW、绕极深层水CDW组成,它们在全球气候调节中扮演重要角色。随着科考技术的进步,有关南大洋古环流研究越来越多,研究主要集中在温度、盐度、流向和影响作用等方面。研究侧重内容不同所采取的手段和方法也有差别,南大洋古环流研究方法包括古生物法、地球化学法、数值模拟、沉积法、实测资料等。本文就这些研究方法做一简单综述,以期强调南大洋在全球大洋历史中的作用。     

近百年来南极威德尔海北部水动力环境演变

南极威德尔海水动力环境的变化及其对全球变化的响应有着重要的意义,近百年来以全球变暖为特征的全球变化已经影响到该地。对南极威德尔海北部ANT28-D5-6短柱沉积物进行了²¹⁰Pb测年、粒度参数和冰筏碎屑物含量的测试分析。结果显示威德尔海北部在近百年时间内(1922—2011年)水动力环境发生了显著的转变。在1922—1972年间,威德尔海北部处在高能高速动荡的水动力环境,并携带沉积了大量的冰筏碎屑物,对应了全球温度变化相对较低的阶段。但在1930—1936年间和1946—1952年间发生了2次水动力减弱事件。1939年和1950年两次冰筏碎屑物含量的增加可能与太阳活动峰年引起的威德尔环流经向增强有关。1972—2011年威德尔海北部处在较为平静的弱能状态,对应了全球气温持续升温的阶段。1955—1972年威德尔海水动力环境处在从高能动荡的状态向低能静水状态快速过渡的阶段。     

350ka以来北冰洋波弗特环流演变及其沉积响应

波弗特环流(Beaufort Gyre)是 决定北冰洋海冰运移方向和滞留时间的主要因素。依据沉积物的颜色旋回、Mn元素含量和有孔虫丰度,本文建立了阿尔法洋脊(Alpha Ridge)B85-D孔轨道尺度上的年龄框架,并深入分析了该孔晚第四纪以来冰筏碎屑(IRD>154 μm)含量、组分及其源区的变化特点。结果表明,350ka以来最显著的变化发生在末次冰期(MIS2~4期),期间沉积物中Ca元素和白云石含量都接近于零,大部分来自班克斯岛、维多利亚岛和麦肯齐地区的碳酸盐岩碎屑没有在阿尔法洋脊沉积;随着波弗特环流的消亡,搬运陆源碎屑的海冰很可能沿着北美海岸线直接进入了欧亚海盆。而在末次间冰期(MIS5期),波弗特环流却十分流畅,并将大量碳酸盐岩碎屑限制在美亚海盆内,导致阿尔法洋脊沉积物中Ca元素含量急剧升高,与之对应的白云石含量高达16.4%。通过类比可知,在MIS6期波弗特环流的状态可能与MIS2~4期相似,而在MIS8和MIS10这两大冰期,波弗特环流却类似于MIS5期。显然,波弗特环流的存在与否并不严格遵循“冰期-间冰期”旋回,这种变化很可能是风场强度和海冰浓度双重作用的结果。     

中全新世晚期以来南极宇航员海沉积物的稀土元素和Sr-Nd同位素特征及物源意义

开展海洋沉积物物源研究,可以更好地认识其搬运机理与区域及全球物质循环的过程。通过对南极宇航员海ANT36-C4-05岩芯沉积物的稀土元素及Sr-Nd同位素的测试分析开展了沉积物物源研究,结果显示ANT36-C4-05岩芯沉积物的稀土元素平均含量相对较高,轻、重稀土分馏明显,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr平均值相对偏高,εNd(0)平均值明显偏负。沉积物的稀土元素及Sr-Nd同位素特征指示中全新世晚期以来,宇航员海沉积物主要来自于东南极普里兹湾周边陆地及恩德比地一带的高级变质岩,这些碎屑物质一方面在冰−海作用下进入宇航员海,其中南极沿岸流与南极陆坡流在其运输过程中发挥了重要作用;同时,其还可能依靠发源于南极内陆高原的下降风完成从源区到研究区的输送过程。物源端元混合模型的结果表明,岩芯沉积物绝大部分（大于70%）来自于普里兹湾地区的变质岩,来自恩德比地物质的贡献相对较少。两个源区对宇航员海沉积物的贡献存在明显差异,这与地区之间冰川、洋流及风力的差异有关：与恩德比地相比,中山站一带的冰川规模较大,运动速度较快,其对基岩的侵蚀与搬运能力更强;发源于普里兹湾底层的南极底层水可能在普里兹湾−宇航员海的物质输送过程中发挥了一定的作用;普里兹湾地区是南极下降风较为强盛的地区之一,它可以将更多的风化碎屑吹向下风向的宇航员海。这些因素综合导致了宇航员海ANT36-C4-05岩芯沉积物主要来自于普里兹湾的特征。